Aufgabenbeispiele von MGK Klasse 8
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Binär aus Dezimal
Beispiel:
Gib die Zahl 93 im Binärsystem an.
Zuerst versuchen wir Schritt für Schritt die Zahl 93 als Summe von 2er-Potenzen (siehe rechts) zu schreiben:
93 = 64 + 29 = 64 + 16 + 13 = 64 + 16 + 8 + 5 = 64 + 16 + 8 + 4 + 1
= 1⋅64 + 0⋅32 + 1⋅16 + 1⋅8 + 1⋅4 + 0⋅2 + 1⋅1
Somit ergibt sich die Binärdarstellung von 93 = (101.1101)2
Dezimal aus Binär
Beispiel:
Gib die Zahl (1110.1001)2 im Dezimalsystem an.
Als Dezimalzahl
Um die (für uns normale) Dezimalzahl zu berechnen, müssen wir einfach jede Ziffer mit der zugehörigen 2er-Potenz ihrer Stelle (siehe rechts) multiplizieren. Am besten tun wir das von rechts nach links:
(1110.1001)2 = 1⋅1 + 0⋅2 + 0⋅4 + 1⋅8 + 0⋅16 + 1⋅32 + 1⋅64 + 1⋅128= 233
Somit ergibt sich die Dezimaldarstellung von (1110.1001)2 = 233
ggT mit Primfaktoren
Beispiel:
Bestimme den größten gemeinsamen Teiler von 60 und 154.
Wir erstellen zuerst die Primfaktorzerlegungen von den beiden Zahlen:
60
= 2 ⋅ 30
= 2 ⋅ 2 ⋅ 15
= 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 5
154
= 2 ⋅ 77
= 2 ⋅ 7 ⋅ 11
Jetzt gehen wir alle Primteiler, die in beiden Zerlegungen vorkommen, durch und stecken diese in ihrer gemeinsamen Potenz (also so oft, wie sie höchstens in beiden Zahlen vorkommen) in unsere neue Zahl:
2(die 2 kommt sowohl in 60 als auch 154 insgesamt 1 mal vor)
Da 2 = 2 in beiden Primfaktorzerlegungen vorkommt, muss 2 auf jeden Fall ein Teiler von beiden Zahlen sein. Andererseits kann es keinen größeren gemeinsamen Teiler geben, denn sonst müsste ja in diesem größeren gemeinsamen Teiler noch ein weiterer gemeinsamer Primfaktor sein.
Unser größter gemeinsamer Teiler von 60 und 154 ist somit :
ggT(60,154) = 2
kgV mit Primfaktoren
Beispiel:
Bestimme das kleinste gemeinsame Vielfache von 45 und 77.
Wir erstellen zuerst die Primfaktorzerlegungen von den beiden Zahlen:
45
= 3 ⋅ 15
= 3 ⋅ 3 ⋅ 5
77
= 7 ⋅ 11
Jetzt gehen wir jeden Primteiler, der in einer den beiden Zerlegungen vorkommt, durch und stecken diesen in seiner maximalen Potenz (also so oft, wie er höchstens in einer Zahl vorkommt) in unsere neue Zahl:
3 ⋅ 3(die 3 kommt in 45 insgesamt 2 mal vor)
3 ⋅ 3 ⋅ 5(die 5 kommt in 45 insgesamt 1 mal vor)
3 ⋅ 3 ⋅ 5 ⋅ 7(die 7 kommt in 77 insgesamt 1 mal vor)
3 ⋅ 3 ⋅ 5 ⋅ 7 ⋅ 11(die 11 kommt in 77 insgesamt 1 mal vor)
In 3 ⋅ 3 ⋅ 5 ⋅ 7 ⋅ 11 = 3465 sind nun alle Primteiler von 45 und alle Primteiler von 77 enthalten. Also ist 3465 ein Vielfaches von 45 und 77. Es muss auch das kleinste sein, denn bei einer noch kleineren Zahl würde mindestens ein Primfaktor von 45 oder 77 fehlen.
Das kleinste gemeinsame Vielfache von 45 und 77 ist somit :
kgV(45,77) = 3465
ggT mit Euklid' schem Algor.
Beispiel:
Berechne mit Hilfe des Euklid'schen Algorithmus den größten gemeinsamen Teiler von 95 und 185.
Berechnung des größten gemeinsamen Teilers von 95 und 185
| =>95 | = 0⋅185 + 95 |
| =>185 | = 1⋅95 + 90 |
| =>95 | = 1⋅90 + 5 |
| =>90 | = 18⋅5 + 0 |
also gilt: ggt(95,185)=5
Binär und Hexdezimal aus Dezimal
Beispiel:
Gib die Zahl 238 sowohl im Binär- als auch im Hexdezimalsystem an.
Zuerst versuchen wir Schritt für Schritt die Zahl 238 als Summe von 2er-Potenzen (siehe rechts) zu schreiben:
238 = 128 + 110 = 128 + 64 + 46 = 128 + 64 + 32 + 14 = 128 + 64 + 32 + 8 + 6 = 128 + 64 + 32 + 8 + 4 + 2
= 1⋅128 + 1⋅64 + 1⋅32 + 0⋅16 + 1⋅8 + 1⋅4 + 1⋅2 + 0⋅1
Somit ergibt sich die Binärdarstellung von 238 = (1110.1110)2
Um die Zahl 238 als Hexadzimalzahl auszugeben, gibt es zwei Möglichkeiten:
Theoretisch könnte man 238 wieder als Summe von 16er-Potenzen zerlegen und so die Koeffizienten vor den 16er-Potenzen als Hexadezimalzahl erhalten.
Wenn man bereits die Binärzahl hat, gibt es aber einen schnelleren Weg;
Jeder 4-er-Block wird in eine Hexadezimalzahl umgewandelt und diese werden hintereinander gesetzt:
(1110)2 = 1⋅8 + 1⋅4 + 1⋅2 + 0⋅1 = 14 = (E)16
(1110)2 = 1⋅8 + 1⋅4 + 1⋅2 + 0⋅1 = 14 = (E)16
Somit ergibt sich die Hexadezimaldarstellung von (1110.1110)2 = (EE)16
alle Teiler einer Zahl
Beispiel:
Gib alle Teiler von 72 an:
Wir suchen alle Teiler von 72. Dabei beginnen wir mit der 1 und testen die weiteren Zahlen.
Wenn eine Zahl ein Teiler von 72 ist, teilen wir 72 durch diese Zahl und erhalten so automatisch einen weiteren Teiler. Wir erhalten so also immer Teiler-Paare mit einem größerem und einem kleineren Teiler (die multipliziert wieder 72 ergeben).
Somit genügt es, nur die kleineren Teiler zu finden, weil wir ja so die Größeren automatisch mit erhalten.
1 ist Teiler von 72, denn 72 = 1 ⋅ 72, also ist auch 72 ein Teiler.
2 ist Teiler von 72, denn 72 = 2 ⋅ 36, also ist auch 36 ein Teiler.
3 ist Teiler von 72, denn 72 = 3 ⋅ 24, also ist auch 24 ein Teiler.
4 ist Teiler von 72, denn 72 = 4 ⋅ 18, also ist auch 18 ein Teiler.
5 ist kein Teiler von 72, denn 72 = 5 ⋅ 14 + 2.
6 ist Teiler von 72, denn 72 = 6 ⋅ 12, also ist auch 12 ein Teiler.
7 ist kein Teiler von 72, denn 72 = 7 ⋅ 10 + 2.
8 ist Teiler von 72, denn 72 = 8 ⋅ 9, also ist auch 9 ein Teiler.
Jetzt können wir das Ausprobieren beenden, weil wir ja bereits 9 bei den größeren Teiler drin haben, also kann es jetzt keine weiteren (kleine) Teiler mehr geben.
Richtig sortiert ergibt sich also für die Teilermenge von 72:
1, 2, 3, 4, 6, 8, 9, 12, 18, 24, 36, 72
Teilbarkeitsregeln rückwärts
Beispiel:
Bestimme eine Ziffer, die man für das Kästchen ⬜ einsetzen kann, damit 13⬜4 sowohl durch 3 als auch durch 4 teilbar ist.
1. Wir schauen zuerst, welche Ziffern möglich sind, dass die Zahl durch 4 teilbar ist.
Dazu müssen wir ja nur die letzten beiden Stellen betrachten, also ⬜4.
Da an der letzten Stelle eine 4 steht, muss an der vorletzten Stelle eine gerade Zahl (also 0, 2, 4, 6 oder 8) stehen, damit sie durch 4 teilbar ist (weil eben nur 04, 24, 44, 64, 84 durch 4 teilbar sind).
2. Diese verbleibenden Möglichkeiten überprüfen wir nun noch auf Teilbarkeit durch 3.
0: Dann wäre die Zahl 1304, für die Quersumme gilt dann: 1 + 3 + 0 + 4 = 8, also nicht durch 3 teilbar.
2: Dann wäre die Zahl 1324, für die Quersumme gilt dann: 1 + 3 + 2 + 4 = 10, also nicht durch 3 teilbar.
4: Dann wäre die Zahl 1344, für die Quersumme gilt dann: 1 + 3 + 4 + 4 = 12, also durch 3 teilbar.
6: Dann wäre die Zahl 1364, für die Quersumme gilt dann: 1 + 3 + 6 + 4 = 14, also nicht durch 3 teilbar.
8: Dann wäre die Zahl 1384, für die Quersumme gilt dann: 1 + 3 + 8 + 4 = 16, also nicht durch 3 teilbar.
Die einzige mögliche Ziffer ist also 4.
Summe von Primzahlen
Beispiel:
Schreibe 42 als Summe von zwei Primzahlen:
Wir testen der Reihe nach alle Primzahlen, ob sie mit einer weiteren Primzahl die Summe von 42 bilden:
2 + 40 = 42, dabei ist 40 aber keine Primzahl
3 + 39 = 42, dabei ist 39 aber keine Primzahl
5 + 37 = 42, dabei ist 37 auch eine Primzahl
5 und 37 wären also zwei Primzahlen mit 5 + 37 = 42
Primfaktorzerlegung
Beispiel:
Bestimme die Primfaktorzerlegung von 84 :
Wir testen der Reihe nach alle Primzahlen, ob sie Teiler von 84 sind und zerlegen dann immer die Zahl in die Primzahl und den anderen Faktor:
84
= 2 ⋅ 42
= 2 ⋅ 2 ⋅ 21
= 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 7
